INHALTINHALT1.1. PhotovoltaikPhotovoltaik

SolarzelleSolarzelle Aufbau & FunktionAufbau & Funktion AnimationAnimation

2.2. Nutzung von SonnenenergieNutzung von Sonnenenergie SonnenkollektorSonnenkollektor SonnenofenSonnenofen SolarturmkraftwerkSolarturmkraftwerk

3.3. Solar-Stirling AnlagenSolar-Stirling Anlagen FunktionsweiseFunktionsweise GrafikenGrafiken Allgemeines zum Solar-Stirling PrinzipAllgemeines zum Solar-Stirling Prinzip Der Stirling-MotorDer Stirling-Motor MerkmaleMerkmale AnimationAnimation

PhotovoltaikPhotovoltaik

Photovoltaik:Photovoltaik: Photos: gr. = LichtPhotos: gr. = Licht Volta: ital. Physiker Alessandro VoltaVolta: ital. Physiker Alessandro Volta

Bezeichnung für direkte Umwandlung von Bezeichnung für direkte Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie mittels Solarenergie in elektrische Energie mittels SolarzellenSolarzellen

SolarzelleSolarzelle

Bestehend aus HalbleiternBestehend aus Halbleitern Wird bei Wärme- oder Lichteinfall elektrisch leitfähigWird bei Wärme- oder Lichteinfall elektrisch leitfähig

SiliziumSilizium Zweithäufigstes Material in ErdschichtZweithäufigstes Material in Erdschicht Verarbeitung umweltverträglichVerarbeitung umweltverträglich

DotierungDotierung Einbringung von Fremdatomen, um einen positen bzw. Einbringung von Fremdatomen, um einen positen bzw.

negativen Ladungüberschuss zu erreichen (p- / n-negativen Ladungüberschuss zu erreichen (p- / n-Halbleiterschicht)Halbleiterschicht)

Aufbau und FunktionAufbau und Funktion

Nutzung der SonnenenergieNutzung der Sonnenenergie

SonnenkollektorSonnenkollektorEin Kollektor wandelt mittels eines Absorbers die Sonnenstrahlung in Wärme um,

die für Heizung, Brauchwassererwärmung oder thermische Lüftung

genutzt werden kann. Sonnenkollektoren setzen bis zu 80%

der eingestrahlten Energie in Wärme um.

SonnenkollektorenSonnenkollektorenFokussierende Fokussierende SonnenkollektorenSonnenkollektoren

Sonnenstrahlung wird von Sonnenstrahlung wird von einem oder mehreren einem oder mehreren Hohlspiegeln reflektiert und in Hohlspiegeln reflektiert und in einem Strahlungsempfänger einem Strahlungsempfänger aufgefangen.aufgefangen.

Durch die Konzentration wird Durch die Konzentration wird die Intensität der die Intensität der Sonnenenergie verstärkt, Sonnenenergie verstärkt, wobei im Empfänger wobei im Empfänger Temperaturen bis mehrere Temperaturen bis mehrere hundert oder gar tausend Grad hundert oder gar tausend Grad Celsius erzielt werden.Celsius erzielt werden.

Nichtfokussierende Nichtfokussierende SonnenkollektorenSonnenkollektoren

optisch transparente optisch transparente DeckplattenDeckplatten

Wirkungsgrad zwischen 40 und Wirkungsgrad zwischen 40 und 80 Prozent80 Prozent

Trägerflüssigkeit auf bis zu Trägerflüssigkeit auf bis zu 82 °C82 °C

werden vor allem zur werden vor allem zur Erwärmung von Wasser und Erwärmung von Wasser und zur Heizung von Wohnräumen zur Heizung von Wohnräumen eingesetzt und zu diesem eingesetzt und zu diesem Zweck üblicherweise auf Zweck üblicherweise auf Dächern montiert.Dächern montiert.

SonnenofenSonnenofen Schmelzen von MetallenSchmelzen von Metallen

Herstellung von ZinkHerstellung von Zink

Herstellung von WasserstoffHerstellung von Wasserstoff

In kleinen Ausgaben als Herd In kleinen Ausgaben als Herd oder Ofen nutzbaroder Ofen nutzbar

SolarturmkraftwerkSolarturmkraftwerk eine Reihe von Hohlspiegeln, die auf eine Reihe von Hohlspiegeln, die auf

computergesteuerte Heliostaten montiert sind, computergesteuerte Heliostaten montiert sind, reflektieren die Sonnenstrahlen und bündeln sie reflektieren die Sonnenstrahlen und bündeln sie auf einen zentralen Strahlungsempfänger.auf einen zentralen Strahlungsempfänger.

Dort werden Wasser oder andere Dort werden Wasser oder andere Wärmeträgermedien erhitzt.Wärmeträgermedien erhitzt.

Der dabei entstehende Dampf kann in Der dabei entstehende Dampf kann in herkömmlichen Kraftwerken in Strom herkömmlichen Kraftwerken in Strom umgewandelt werden.umgewandelt werden.

Solar-Stirling / Dish-Stirling-Solar-Stirling / Dish-Stirling-AnlagenAnlagen

Funktionsweise des Funktionsweise des StirlingmotorsStirlingmotors

SCHRITT 1: Die Solarstrahlung wird durch einen zweiachsig nachgeführten Hohlspiegel auf einen Brennpunkt konzentriert, die Lichtstrahlen werden gebündelt

SCHRITT 2: Ein sich im Brennpunkt befindender Receiver nimmt die durch die Bündelung entstehende Wärme auf

SCHRITT 3: Die Wärmeenergie treibt den sogenannten Stirlingmotor an, an den ein Generator gekoppelt ist. Mithilfe des Generators kann schließlich elektrische Energie, Strom, erzeugt werden.

BeispielgrafikenBeispielgrafiken

Allgemeines zum Solar Allgemeines zum Solar Stirling PrinizipStirling Prinizip

- Umwandlung von solarthermischer Energie mechanische Energie unter Benutzung eines Stirling Motors

-Solar-Stirling Anlagen erreichen in Verbindung mit einem elektrischen Generator einen maximalen Wirkungsgrad von bis zu 30%

- Solar-Stirling Anlagen werden auch Dish-Stirling Anlagen genannt (Dish, engl.: Schlüssel)

- Im Receiver wird die Solarstrahlung ca. 4000fach konzentriert und es werden Temperaturen von bis zu 800°C erreicht

- Die größten Systeme wurden in Saudi-Arabien errichtet

- Bei einem Konzentratordurchmesser von 17m erreicht man eine Nennleistung von 50kW

Ziel in der aktuellen Forschung sind

- Kostenreduzierung durch eine selbsttragende Kollektorstruktur

- Betrieb dieser Anlagen durch Hybridantrieb mit Biogas, das direkt in der Anlage verbrannt wird

Der Stirlingmotor Der Stirlingmotor

- Wärmekraftmaschine bzw. ein mit Gas gefülltes und abgeschlossenes Medium

-Auf das Gas wirken nun Temeperaturänderungen ein, es wird erwärmt und wieder abgekühlt in regemäßigen Zyklen

FOLGE: Der Kolben im Innreren bewegt sich hin und her (Erzeugung mechanischer Arbeit)

- Beide Vorgänge (Expansion/Kontraktion) sind so gekoppelt, dass über einen großen Bereich Nutzarbeit geleistet wird

Der StirlingmotorDer Stirlingmotor

Merkmale des StirlingmotorsMerkmale des Stirlingmotors

- Es kann jede Wärmequelle verwendet werden, z.B. Verbrennung oder Solarstrahlung

- Es gibt Stirlingmotoren, die schon mit einer kleinen Temperaturdifferenz betrieben werden können

- Sollte die Wärmeerzeugung durch Verbrennung geschehen, sind bekiebige Brennstoffe möglich. Außerdem kann die Verbrennung kontinuierlich von Außen erfolgen günstige Abgaswerte

- Durch fehlende Explosions- und Abgasgeräusche ist der Stirlingmotor sehr leise

- Stirlingmotoren sind sehr schwer, da zur Funktionsweise hohe Drücke notwendig sind und somit große Wärmetauscher gebraucht werden

- Durch viele Bauformen kann man den Motor sehr vielseitig einsetzen

- Hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, bestimmte Bauformen können unter Last anlaufen

AnimationenAnimationen

- http://www.k-wz.de/vmotor/stirling.html

- http://peterfette.gmxhome.de/alphadia.htm